光学光电子技术的未来应用与发展

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上篇文章详细介绍了《光学光电子行业的发展方向》，下文继续展开光学光电子技术的未来应用与发展。

一、光学光电子技术与人工智能的融合

在未来，光学光电子技术与人工智能的融合将带来全新的科技革命。利用光学原理，我们可以制造更快、更节能的计算机芯片，推动人工智能技术的快速发展。同时，光学技术也可以用于制造更高效、更精准的传感器，为人工智能提供更好的感知能力。

二、光学光电子技术在自动驾驶中的应用

自动驾驶技术是未来的发展趋势，而光学光电子技术将为自动驾驶的实现提供关键的技术支持。例如，激光雷达技术可以实现精准的环境感知和目标识别，为自动驾驶汽车提供安全的行驶保障。同时，利用光学原理推进的汽车，可以实现更高效、更环保的动力系统，为自动驾驶的实现提供更好的技术支持。

三、光学光电子技术在星际旅行中的应用

星际旅行中，光学光电子技术可以用于解决高速飞行中导航、通信、能源利用等多个方面的问题。

1、导航

在星际旅行中，导航是一个非常重要的问题。由于星际空间中缺乏地球上常见的导航标志，因此需要利用光学光电子技术进行导航。例如，可以利用激光测距技术测量星际间的距离和位置，通过光学干涉仪观测恒星和其他天体的干涉条纹来测定其位置和距离。另外，光学光电子技术还可以用于制造高精度的光学陀螺仪和加速度计等导航设备，为星际旅行提供更加准确和可靠的导航信息。

2、通信

在星际旅行中，通信也是一个非常重要的问题。由于星际空间中缺乏地球上常见的通信基础设施，因此需要利用光学光电子技术进行通信。例如，可以利用激光通信技术进行高速、大容量的数据传输，实现星际间的通信和信息共享。另外，光学光电子技术还可以用于制造高灵敏度的光学接收器和发射器等通信设备，提高星际通信的可靠性和稳定性。

3、能源利用

在星际旅行中，能源利用也是一个非常重要的问题。由于星际空间中缺乏地球上常见的能源来源，因此需要利用光学光电子技术进行能源的转化和利用。例如，可以利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，利用光学光电子技术制造高效的光电材料和器件实现能源的高效利用和转化提高星际旅行的续航能力。

四、光学光电子技术在军事领域的应用

在军事领域，光学光电子技术同样具有广泛的应用前景。利用激光雷达技术，我们可以实现精准的目标探测和识别，提高军事打击的精度和效率。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加高效、隐蔽的军事装备和武器，提高军队的作战能力和战斗力。

五、光学光电子技术与农业现代化

在农业领域，光学光电子技术可以为现代农业提供重要的技术支持。利用光谱分析技术，我们可以实现对作物病虫害的快速识别和预测，为农民提供及时的防治措施。同时，利用智能温室和植物生长调节剂等光学设备和技术，我们可以实现农作物的精准种植和高效生产，提高农业的产量和质量。

六、光学光电子技术在元宇宙的构建中的作用

元宇宙是虚拟世界与现实世界的融合，而光学光电子技术将为元宇宙的构建提供关键的技术支持。利用全息影像技术，我们可以在虚拟世界中呈现出任何我们想要的画面和文字，实现更加真实的沉浸式体验。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加逼真的虚拟物品和场景，为元宇宙的构建提供更加丰富的元素。

七、光学光电子技术在无人自动化工厂中的应用

无人自动化工厂是未来制造业的发展趋势，而光学光电子技术将为无人自动化工厂的实现提供关键的技术支持。利用光学原理，我们可以制造出更加高效、精准的机器人和自动化设备，实现生产过程的自动化和智能化。同时，利用光学传感器和激光雷达等技术，我们也可以实现对生产过程的实时监控和管理，提高生产效率和质量。

八、光学光电子技术在医疗领域的应用

光学光电子技术在医疗领域有着广泛的应用前景。例如，利用光学显微镜和光谱分析技术，我们可以实现对细胞和组织的无损检测和分析，为疾病的早期诊断和治疗提供有力的支持。同时，利用光动力疗法和光热疗法等技术，我们也可以实现对癌症等疾病的有效治疗。

九、光学光电子技术在能源领域的应用

在能源领域，光学光电子技术也有着巨大的应用潜力。利用太阳能光伏技术，我们可以将太阳光转化为电能，实现可再生能源的高效利用。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加高效、环保的光热发电系统，为未来的能源革命提供技术支持。

十、光学光电子技术在教育领域的应用

在教育领域，光学光电子技术可以为教育带来全新的变革。利用全息影像技术，我们可以实现虚拟现实教育和沉浸式教育，为学生提供更加生动、真实的体验和学习环境。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加高效、精准的教育设备和工具，提高教育质量和效率。

十一、光学光电子技术与通信技术

在通信领域，光学光电子技术将开启全新的通信时代。利用光纤通信技术，我们可以实现高速、大容量的数据传输，为全球的信息交流提供更加稳定和高效的支撑。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加先进的通信设备和系统，满足不同领域的信息传输需求。

十二、光学光电子技术与文化娱乐

在文化娱乐领域，光学光电子技术也带来了全新的体验和创作方式。利用全息影像技术，我们可以实现虚拟偶像和全息演唱会，为观众带来前所未有的视听盛宴。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加逼真、立体的影视作品和游戏，让观众沉浸其中，享受更加丰富的娱乐体验。

十三、光学光电子技术与绿色环保

随着全球气候变化和环境破坏问题的日益严重，绿色环保已经成为科技发展的重要方向。光学光电子技术在这一领域也有着广泛的应用前景。例如，利用太阳能光伏技术，我们可以实现可再生能源的高效利用，减少化石能源的消耗和环境污染。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加高效、环保的光热发电系统，为可持续发展提供技术支持。

十四、光学光电子技术与城市发展

在城市发展领域，光学光电子技术可以为城市带来更多的智慧和便捷。利用全息影像技术，我们可以实现城市规划的虚拟演示和城市管理的智能化，为城市的可持续发展提供技术支持。同时，利用光学原理，我们也可以制造出更加高效、节能的城市交通系统和城市照明系统，提升城市的生活质量和环境品质。

十五、光学光电子技术的安全与隐私挑战

随着光学光电子技术的广泛应用，我们也面临着安全和隐私的挑战。例如，在利用全息影像技术进行信息展示时，我们需要确保信息的准确性和安全性，防止被恶意篡改或窃取。同时，在利用激光雷达等技术进行目标识别和测距时，我们也需要关注隐私保护问题，防止个人信息被泄露。

十六、光学光电子技术的跨界融合与创新

光学光电子技术与其他领域的融合将催生更多的创新和应用。例如，与人工智能技术的结合，可以实现智能家居、智能交通等领域的高度自动化和智能化；与生物技术的结合，可以研究和发展基因编辑、生物成像等前沿科技。这种跨界融合与创新将为光学光电子技术的发展带来更广阔的空间和无限的可能性。

在未来，光学光电子技术将在各个领域发挥更加重要的作用。随着科技的不断进步和创新，我们有理由相信光学光电子技术将为人类带来更多的惊喜和改变。同时，我们也需要关注到光学光电子技术的发展带来的安全和隐私问题，加强相关的研究和监管工作，确保技术的可持续发展和应用。未来我们期待看到更多的科技创新成果涌现出来为人类的生活和发展带来更多的便利和改变。

揭秘光学产业！手机自动驾驶VR背后的核心，中国玩家崛起 智东西内参

光学行业是信息技术革命中最重要的环节之一，从全球光学镜头的应用看，手机、视频监控、车载摄像机是三个最大的终端市场，而近些年火爆的VR/AR也很大程度上推动了光学行业的增长。

从手机摄像头的发展历程看，几乎每隔2到3年都会有至少一次光学的革命性创新，是绝对的成长性行业。随着手机多摄化的持续推进，手机行业仍在很长的一段时间内成为光学行业增长的主要动力。 而自动驾驶技术发展，带动车载镜头需求提升，重塑了光学行业天花板。 随着 VR/AR 硬件不断升级，应用场景的不断丰富， 光学行业开启新巨量赛道。

本期的智能内参，我们推荐华创证券的报告《 消费电子光学创新与汽车电子自动驾驶共振， 光学行业打开新巨量市场》， 详细分析光学行业发展状况，并下沉分析各细分领域的竞争格局。

本期内参来源：华创证券

原标题：

《 消费电子光学创新与汽车电子自动驾驶共振， 光学行业打开新巨量市场》

作者： 耿琛

一、消费电子光学，量价齐升

2000年第一台带摄像头的手机夏普J-SH04问世，随之而来的是第一台带有前置摄像头的摩托罗拉 C975；2011 年 2 月 LG P925 的发布，是全球首款支持双摄像头的手机。2018 年华为 P20 开启后置双摄时代，2019 年华为 P30 更是创举性的使用后置四摄，20 年的新品P40 Pro 更是将后置摄像头升级为 5 颗，多摄化进程进一步加速。

从苹果和安卓（华为）智能手机更新换代看摄像头发展史

手机摄像头向着多摄化方向发展并不是偶然的，它有着其内在逻辑。 由于尺寸的限制，手机中的单个摄像头必然无法与专业摄影设备竞争。而引入多摄后，各个摄像头分工合作，在算法软件的配合下，具有主摄+广角+长焦+虚化等优势，目前已成为安卓系手机的主要配置。在不同的镜头组合下，多摄模组具有光学变焦、背景虚化、暗光拍摄等优势，极大提升了拍摄效果。

多摄化已成现阶段主流方案

2019 年全球智能手机摄像头总数达到 44 亿颗，平均每部手机搭载摄像头颗数达 3.21 颗，三摄市场渗透率迅猛提升。目前三星三摄及以上手机渗透率最高，达到 27%，华为则以 23%位居第二。手机摄像头个数增多，逐步推动了“广角”、“长焦”、“微距”和“虚化”等 3D 成像质量的提升，同时促进摄视觉解决方案市场规模稳步增长。

全球智能手机单部搭载摄像头数量

2019 年主流手机三摄品牌市占率

除了多摄，光学镜头高像素化仍然是大势所向。 像素作为消费者最关注的参数之一，已经从手机搭载摄像头伊始的 11 万像素，迅速发展至千万像素摄像头成为主流。2018 年12 月，华为发布首款 4800 万像素主摄手机 Nova 4，至 19 年，40/48MP 摄像头已成为手机市场主流。小米于19年11月发布的CC9 pro中首次搭载1亿像素后置主摄，开启108MP后摄时代。

主流手机品牌旗舰机型主摄像头像素（MP）

手机镜头过去都采用纯塑胶镜片，随着像素提升带动的镜头升级，相机使用的塑胶镜片数量持续增加。 现阶段手机镜头已有5片、6片 向 7片、8片 方向升级，镜片数的提升，无疑会带来整机厚度的增加，并且随手机摄像头像素升级、光圈变大，塑料镜头在成像清晰度、失真率等光学性能方面遇到瓶颈。手机镜头在 6镜片以后，开始出现玻塑混合镜头的方案，1 片玻璃镜头加 5 片塑料镜头或者 2 片玻璃镜片加 3 片塑料镜片能够实现 7片镜头功能。

波塑混合镜头结构示意图

玻塑混合镜头优点众多，或成未来主流镜头方案。当前玻璃镜片的生产工艺主要包括模造玻璃、WLO 和 WLG，其中模造玻璃以其工艺成熟、成本较低的优点，已经实现量产。玻塑混合镜头以玻璃镜片替代部分塑料镜片，由于玻璃镜片相较塑料镜片透光率更强、进光亮更大，能够提升成像质量，减少镜片数量而降低镜头厚度。自 2017 年 LG 采用玻塑混合镜头以来，玻璃镜片加工工艺的逐渐成熟、成本降低，现在已开始在手机终端规模化应用。

不同镜头工艺区别

镜头升级多元化发展，大光圈、超广角也成为新趋势。 光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，通常而言光圈的大小是由镜头孔径和焦距决定的。当光线通过镜片之后，再经由光圈照射到 CMOS 感光元件上。

大光圈能够实现背景虚化，同时提升快门速度有效防抖以捕捉动态画面。镜头的光圈越大，单位时间内通过这个光圈的进光量就越多，感光元件获得的信息也就越丰富，最后照片的效果越好。光圈变大会导致光线在折射过程中色差、色散增加，对镜头厂商的光学设计能力（校正像差）和装配调试能力（确保同轴组立精确度）也提出了更高的要求。

很多厂商在宣传一款手机的拍照性能时，往往会强调它的摄像头像素、光圈等参数，例如 iPhone 12 Pro 就将配备 F/1.6 的大光圈摄像头。

超广角镜头有着宽广的视野，又不像鱼眼镜头有强烈的畸变，是很好消除了畸变的镜头。超广角镜头具有拍摄画面空间纵深感强、景深较长、拍摄景物范围广的特点。广角镜头的设计难度在于画面边缘会受镜片折射影响产生畸变，因此需要更为精细的镜片组合优化光学设计、采用高质量的光学镜片、通过后期算法对镜片成像效果进行处理，来达到更好的广角效果。

单反相机可以通过不同焦距的镜头来实现变焦，但手机摄像头无法更换镜头，多摄的渗透让手机拥有了多焦段拍摄的能力。长焦镜头能够在不损失画质的前提下更为真实地呈现远景。

大光圈、超广角已成为各品牌高端机型主流方案

手机镜头中除了镜片外，另外一个重要的组成部分是图像传感器。 图像传感器主要历经摄像管、光电二极管阵列、CCD、CIS 四个发展阶段。

（1）摄像管：1933 年，V.K.兹沃雷金发明了光电摄像管，可看作第一个图像传感器，此后相继出现超正析像管、光导摄像管、硒砷碲摄像管等类型。

（2）光电二极管阵列：1967 年，第一颗以光电二极管为阵列、基于 MOS 管的图像传感器诞生，这是现代 CIS 最早的原型。

（3）CCD：1969 年，贝尔实验室发明了 CCD；1982 年，出现了使用 CCD 的相机产品；CCD 在近 20 年里作为主流图像传感器应用。

（4）CIS：1993 年，JPL 发表 CMOS 有源像素传感器；1995 年，Photobit 首次将 CIS 技术商业化；2005 年后，CIS 取代 CCD 成为主流。

CIS 凭借体积小、成本低、功耗低、集成度高等优点，成为当前主流传感器。由于工艺原因，CCD 无法将敏感元件和信号处理电路集成到同一芯片上，因而会有体积大、功耗大的问题。早期的 CIS 与 CCD 相比差距很大，但随着工艺的进步，CIS 性能有了质的飞跃。CIS 适用范围更广泛，目前已在消费电子领域完成对 CCD 的替代，而 CCD 仅在卫星、医疗等专业领域继续使用。

CIS 市场迅速复苏，疫情不改长期成长趋势。据 IC Insights 预测，CIS 芯片全球市场规模将在受疫情影响而短暂下滑后持续增长，预计 2024 年销售额达到 261 亿美元，2019-2024年 CAGR 达 7.2%；2024 年销量达到 110 亿颗，2019-2024 年 CAGR 达 11.5%。

2009-2024 年全球 CIS 销售额及销量情况（含预测）

据中国产业信息网统计，2018 年用于手机的 CIS 芯片占比超过 60%；受智能驾驶、超高清建设、医疗成像等需求推动，用于汽车、安防、医疗市场的 CIS 芯片增长最为迅猛，预计五年 CAGR 分别达到30%、20%、23%。

2018-2023 年 CIS 下游应用市场增长预测

硬件上的进步无疑推动了手机光学的发展，而技术上的革新也是一个不可忽视的因素。技术进步首当其冲的是背照式兴起，使得拍照效果显著增强。传统前照式（FSI）结构中，滤镜与光电二极管存在金属连线，降低了进入传感器的光线，吸收效率不到 80%，拍照效果较差。

为了提升拍照质量，2008 年 6 月索尼宣布了背照式 CMOS 传感器，即将金属连线转移到光电二极管后面，光线可以直接进入光电二极管，大大降低了光线损耗，夜拍效果也随之增强。

BSI 与 FSI 示意图

另外，堆栈式结构也在技术升级中大放异彩。传统的前照式/背照式 CIS 中，像素和处理电路处于同一层，而堆栈式 CIS 将两个区域分离开来，将处理电路堆叠到像素区域下面，可按不同制程工艺制造像素和处理电路区域的同时，也极大地节省了空间。目前高端机CIS 通常采用堆栈式结构，减少芯片尺寸的同时像素层面积占比提升至 90%，成像质量得到极大的优化。

普通背照式与堆叠式 CMOS 影像传感器结构示意图

近年来，手机光学中的一个很重要的创新是 3D Sensing。 3D Sensing 是以多摄为基础的功能化升级，深度图像识别将赋予终端人脸识别和手势识别的能力，是未来智能手机应用拓展的功能基础，因此也是光学领域最具机会的方向之一。 2017 年苹果 iPhone X 率先大规模将 3D Sensing 技术应用到消费电子终端上，随后小米、OPPO、华为、三星等品牌陆续也将该项技术应用至其核心产品中。这项技术首先在前置摄像头中开始应用，随后在近两年内开始逐渐出被应用到后置摄像头中。

3D Sensing 主要有双目立体成像、结构光和飞行时间技术（ToF），其中结构光和ToF 两种比较成熟的方案，应用场景丰富，需求有望增加。

3D 结构光是基于激光散斑原理，结构光原理为通过近红外激光器向物体投射具有一定结构特征的光线，再由专门的红外摄像头进行采集获取物体的三维结构，再通过运算对信息进行深入处理成像。3D 结构光具有成像精度较高、反应速度快与成本适中的特点，但其识别距离有限（有效范围 1 米以内），主要用于近距离 3D 人脸识别，实现手机面部解锁、智能支付等功能。

时间飞行法（TOF）利用反射时间差原理，通过向目标发射连续的特定波长的红外光线脉冲，再由特定传感器接收待测物体传回的光信号，计算光线往返的飞行时间或相位差，从而获取目标物体的深度信息。TOF 方案具备抗干扰性强，刷新率较快，能够覆盖中远距离，可广泛应用在手势追踪、手机后置辅助相机等。

各品牌旗舰新机前置/后置摄像头

ToF 具体可以细分为间接测量飞行时间（iToF，indirect Time of Flight）和直接测量飞行时间（dToF，direct Time of Flight）。大部分的 iToF 采用测相位偏移的方法，即发射的正弦波与接收的正弦波之间的相位差，由于基于正向偏压的光电二极管以及其测量电路的时间分辨率比较低，为了避免各种因素的干扰才采用测量相位偏移的方法来达到低于硬件系统时间分辨率的效果。iTof 方案相对成熟，目前安卓系普遍采用iToF。

dTof 顾名思义直接测量光子飞行时间，但由于能达到 ps 级分辨率的测量系统成熟较慢，dToF 方案难度更大，目前仅苹果应用。dToF 方案功耗更低、成像速度更快、精度更高，有望在未来成为主流方案。

根据 Statista 数据显示， 2017 年3D Sensing 市场空间为 2.1 亿美金，而到 2023 年市场空间增长到 18.5 亿美金，年复增长率超 37.7%，市场空间广阔。Statista 预测至 2023 年消费电子将会是 3D Sensing 最大的应用市场，占总市场份额约 75%；自动驾驶和工业是消费电子行业外，另两大 3D Sensing应用领域，分别占近 13%和 9%市场份额。

3D Sensing 技术应用领域分布（亿美元）

3D Sensing 核心技术掌握在海外企业，中国企业主要供给低价值量和简单工艺的接收端产品。3D Sensing 分为发射端和接收端，接收端的技术难度和产品难度相对较低；而发射端因其技术难度高，价值量较大。现阶段 VCSEL 设计技术仍掌握在以 Lumentum 为代表的海外公司手里，但大陆企业在准直镜头、窄带滤光片、模组环节拥有深厚的技术储备。随着市场的发展，国内厂商技术成熟，国内供应商市占率有望进一步提升。

手机光学的另一大创新是潜望式摄像头， 变焦技术分为光学变焦和数码变焦两种，光学变焦通过移动镜头内部镜片组改变镜头焦距，镜头焦距越长，变焦倍数越高；受制于机身厚度，手机长焦镜头的长度有限，不能完成高倍数的变焦拍摄，因此提升变焦倍数就需要潜望式镜头来实现。潜望式摄像头是指将镜头与手机平面垂直放置的摄像头，需要增加镜片数量、棱镜，同时加入马达，实现镜头内部透镜的可移动，以此大幅增加摄像头的焦距，实现高变焦拍摄功能，进一步升级手机拍摄性能。

安卓主要手机厂商已搭载潜望式摄像头方案实现高倍率变焦。带潜望式功能的摄像模组由潜望式长焦镜头+常规短焦镜头（广角、超广角、主摄等）组成，其他常规镜头与长焦镜头配合，完成接力式变焦。目前OPPO、vivo、华为、三星、小米均有各自方案，但具体的摄像头参数和变焦倍数各不相同。

根据 IHS 数据， 2018 年光学式指纹识别模组的出货量预计将超过 9000 万颗；2019 年继续保持高速增长，出货量超过 1.75 亿颗；2021 年预计将超过 2.8 亿颗，2018-2021 年复合增长率达 20%。

二、 汽车自动驾驶化，光学行业新舞台

自动驾驶是一种通过摄像机、激光雷达或毫米波雷达等车载传感器来感知周围行车环境，并由计算系统依据所获取的信息进行自动化决策和路径规划，实现车辆智能控制的技术。

自动驾驶系统的引入能够有效降低人为因素造成的交通事故，密歇根大学交通研究所曾分析了 2013-2017 年 370 万辆汽车的行驶状况，发现 L1 和 L2 级别的自动驾驶系统可显著降低交通事故的发生概率。因此从安全性的角度出发，自动驾驶系统有望成为未来汽车的标配。

在自动驾驶的技术体系中，ADAS 技术是车辆实现路况感知、路径规划和自动控制的关键技术之一。而在ADAS技术中，负责视觉感应的传感器摄像头是核心之一。 视觉感知的核心是车载摄像头，其原理是由镜头采集图像后，摄像头内的感光组件电路和控制组件对图像进行处理并转化成电脑能处理的数字信号，从而实现感知车辆周边的路况情况。摄像头主要应用在 360 全景影像、前向碰撞预警、车道偏移报警和行人检测等 ADAS 功能中。

当前我国 ADAS 车载摄像头的渗透率很低，随着汽车 ADAS 的升级，单车搭载的摄像头数量逐渐提升。主要是因为汽车摄像头应用领域增多，从传统的倒车雷达影像、前置行车记录仪慢慢延伸到车道识别、行人识别、信号灯识别应用领域，汽车搭载的摄像头和传感器数量也在大幅增加。

根据汽车电子大厂 NXP 的数据，L2+级别以上的自动驾驶至少需要 6 颗摄像头，相较 L1 级别的 1-2 颗摄像头，摄像头有翻倍的增长。如特斯拉 Model3搭载 8 颗摄像头，蔚来近期发布的 ET7 更是搭载 11 颗摄像头。Yole 的数据显示，全球汽车平均搭载摄像头数量将从 2016 年的 0.99 颗增长至 2023 年的 2.99 颗，年复合增长率为 17.11%。

随着自动驾驶级别从 L0 到 L2-L3 的逐步跨越，对环境感知要求的也在不断增加。为了控制车大灯和太阳等强光干扰引起的鬼影杂光，车载镜头厂商正在积极通过光学设计仿真、镀膜工艺、结构设计优化等方式，不断推进镜头产品整体产品的技术进步，使得产品具备防尘防水、抗震和弱光夜视等功能。

从硬件参数来看，弱光、强光等各种光线环境下对成像能力有特殊要求，所以一般使用像素较大且具备超高动态范围（120dB+）的 CIS。光线问题一直是一个难以解决的痛点。

另外，为了满足辅助驾驶时对采集有效、稳定的数据所必须的视野范围和覆盖距离等的特殊要求，车载镜头一般满足广角、高相对强度、高通光等特性；同时车载摄像头的像素数也有提高的趋势，2021 年主要是 ADAS 车载镜头像素从 100 万升级到 200 万，2023年会生产 800 万像素，目前一些新能源汽车厂商更注重用户体验，直接将镜头像素升级到 800 万像素。根据蔚来公布的数据，相比 1.2MP 摄像头，8MP 的摄像头的感知距离可以扩大 3 倍。同时 CIS 的滤光片也从常规的 RGGB 拜耳阵列升级成 RCCB 阵列，以提高弱光下的性能表现。

因此，随着 ADAS Level 提升，镜头作为车载摄像头的核心元件，自身性能要求也更高，总结下来其品质可由焦距、光圈、畸变、分辨率等光学指标和温飘、防水、抗震等环境信赖等指标进行衡量。镜头企业的核心竞争力在于光学设计、精密加工、信赖测视和体系保证能力。高要求决定了该行业较高的技术壁垒和较长的供应认证时间，车载摄像头市场未来料将呈现量价齐升的趋势，车载镜头未来将是一片蓝海。

据旭日大数据的数据显示，2019 年全球车载摄像头的出货量约为 2.5 亿颗，全球车载摄像头的市场规模约 112 亿美元。其中镜头价值占比约 19%，因此推测出 2019 年全球镜头市场规模 137.56 亿元。2019 年全球汽车销量为 9179 万辆，Yole 数据显示 2019 年平均每辆汽车搭载 2 个摄像头，推算得出单个镜头价值约为 74.93 元。随着智能驾驶的发展，每辆汽车最多可以搭载 14-15 个摄像头，如果未来平均每辆汽车搭载 6-7 颗摄像头，平均镜头单价按照 75 元计算，全球每年汽车销量 8800-9500 万辆左右，则全球汽车镜头规模约 396 亿元-427.5 亿元。

Yole 数据显示，2019 年全球汽车 CIS 市场规模约 13 亿美金，占总市场的 7%左右，全球汽车销量为 9179 万辆，平均每辆汽车搭载 2 个摄像头，折算下来单个 CIS 价格为 7 美元左右。随着智能驾驶的发展，每辆汽车最多可以搭载 14-15 个摄像头，如果未来平均每辆汽车搭载 6-7 颗摄像头，平均 CIS 单价按照 10 美金计算，单车价值量大约 60-70 美金，全球每年汽车销量 8800-9500 万辆左右，则全球汽车 CIS 市场规模将达到 53-67 亿美金，约合人民币 342-433 亿元。

三、 VR/AR光学迈入快速发展期

早期 VR/AR 设备由于芯片算力不够至流畅度不足、屏幕清晰度不够、硬件笨重等原因至用户佩戴时体验感较差。近些年，随着硬件不断升级，产品设计更加轻便化，VR/AR 设备向着轻便、舒适的方向发展，体验感提升的同时价格也逐步下沉。此外，供应链也不断完善，国内涌现了一批优质的光学和整机组装等领域优质厂商。

2015 年 VR/AR 产品一度成为消费电子行业热点，但在 2017 年市场陷入沉寂。分析近年来 VR/AR 热度下降的核心原因：受限于 4G 网络带宽不足，数据传输效率低于 VR/AR 产品需求，场景画面分辨率低、颗粒感严重、渲染效果不佳，用户长时间使用会产生眩晕感。

高品质的 VR/AR 应用对网络环境要求极高，5G 网速最高可达 10Gbit/s，是 4G 网络的 100 倍，5G 的大带宽、低延时，将为VR/AR 行业解决因带宽和延时导致渲染能力不足、互通体验感差等痛点提供关键技术。此外，5G 网络传输速率高，有助于 VR/AR 设备实现数据云端计算和储存。不仅节省设备制造成本，也将推动设备向无线化、轻量化发展。

根据高盛发布的《VR 与 AR：解读下一个通用计算平台》报告，高盛认为 VR/AR 技术将在视频游戏、事件直播、视频娱乐、医疗保健、房地产、零售、教育、工程和军事 9 大行业得以应用，并预测 2025 年将增长到 330 亿市场规模，其中视频游戏占据 50%以上市场。

视频游戏、事件直播、视频娱乐将成为 VR/AR 产品主要市场

随着 VR/AR 硬件设备的升级、5G 技术的成熟、应用内容的丰富，VR/AR 市场即将迎来新的发展。根据 IDC 数据，2017~2020年VR/AR头显出货量分别为836万/590万/800万/706万台,并预计全球VR/AR市场有望在 2021 年恢复成长，2024 年出货量有望超 7671 万部。根据中国信息通信院的数据显示，2018 年全球 VR/AR 市场规模超过 1950 亿元人民币，预计 2022 年市场规模超 4700 亿元。

四、 多元化竞争，群雄逐鹿

光学行业的上游主要包括原材料、辅料及加工设备制造业，其中原材料主要包括各类光学玻璃；辅料包括镀膜材料、清洗辅料、研磨材料等；加工设备包括在切割、研磨、抛光、清洗、丝印、镀膜和检测等工序中用到的各种设备。目前上游行业处于充分竞争状态，且原辅材料占比成本相对较低，其价格波动对中、下游公司影响较小。

光学产业链

光学行业的中游主要包括镜头厂商及提供镜头零部件如 CIS、镜头、马达、红外截止滤光片、模组等厂商。由于光学镜头是机器视觉系统必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，其重要性不言而喻。 摄像头模组主要由图像传感器（将光信号转化为电信号）、镜头（收集光线）、音圈马达（对焦）、红外截止滤光片（过滤多余的红外光和紫外光）等组成，根据前瞻产业研究院数据显示，手机摄像头成本中 CIS 占比高达 51%，远超其他组件。

摄像头模组成本占比

光学行业下游主要包括手机、车载及监控等领域。由于手机年出货量在 13 亿左右，远高于汽车和安防产品的出货量，叠加多摄渗透率的提升，手机镜头在下游占比较高。后续随着汽车 ADAS 渗透率提升推动车载镜头量价齐升，汽车镜头占比有望持续提升。根据中国产业信息网数据显示，近几年手机镜头占比在 70%-80%之间，车载镜头占比在 9%-15%之间，监控镜头在 9%-13%之间。

全球镜头下游市场占比

CIS 集中度较高，2019 年 CR3 达 76%。据 TSR 统计，2019 年全球 CIS 销售额达到 159亿美元，其中索尼占比达 48%，掌控近一半市场份额。三星、豪威跟随其后，分别占比21%、7%，CR3 达 76%，较 2018 年有所提升，预计到 2023 年，前三大公司市占率将达到 90%以上。而从出货量来看，前瞻产业研究院数据显示，索尼、三星、豪威占比分别为 31%、28%、16%，CR3 为 75%。综合两者数据来看，索尼在高端市场的竞争力十分强劲。

以手机镜头板块为例，根据 TSR 发布数据，在整个手机镜头行业中，中国台湾地区的大立光是绝对的霸主，占据了 35%的全球市场份额，并且主要供应高阶镜头。舜宇光学作为来自大陆的后起之秀，也占据了 9%的市场份额，位居市场第二位，并在国产手机供应链中具有重要地位。Top3 厂商市占率达到 50%以上，行业集中度较高，且大立光与舜宇光学市场份额不断提升，保持在 40%以上。各厂商镜头营收占公司总营收比例：大立光 99%、 晶光电 95%、舜宇光学 18-22%。从手机镜头的盈利能力来看，大立光的毛利率为 70%左右，舜宇光学与玉晶光为 40%以上，行业盈利能力强大。

而模组环节技术壁垒相较于 CIS 与镜头更低，导致厂商数量较多，竞争也更为激烈。据旭日大数据的统计，仅中国大陆地区的模组厂商就多达 100 多家。但后续随着手机品牌厂商集中度提升，亦有望带动上游模组厂商集中度提升。且随着光学创新不断，模组厂商需要投入更多的资本开支来扩大产能，叠加技术创新形成的技术壁垒，马太效应下有望强者恒强。根据 Yole 数据显示，2019 年欧菲光、舜宇光学的市占率分别皆为13%。此外，根据 TSR 数据显示，2015 年到 2018 年镜头 Top5 厂商市场份额从 28%增加至 2018 年的 41%，市场集中度有望进一步提升。

2019 年模组厂商市占率

智东西 认为，手机、汽车电子中的光学器件近年来一直是光学行业重要的增长点，而预计未来也会一直保持高增长态势。另外，在物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术蓬勃发展的背景下，视频图像信息将会成为未来最重要的数据来源，设想一下不久的将来，AI识别、远程视讯、智能家居、汽车影像、AR/VR、智能投影、民用航拍等等逐步进入人类生活并普及，光学元器件的应用领域将拓展到人类生活的方方面面，光学大有可为。

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